Синтез полистирола. 
Полистирол

Каталитическое дегидрирование этилбензола — является основным методом получения стирола. Реакция выглядит следующим образом бензол алкилируется (алкилированием процесс замещения водорода гидроксильной, карбоксильной или аминогруппы на алкильную группу.) этиленом в присутствии Катализатора (хлористого алюминия или фосфорной кислоты). Стирол можно получить еще одним способом: выделяя его из смеси ксилолов (легкая фракция пиролиза нефти). Способ более требовательный к эффективности производственных мощностей, так как компоненты смеси разделяются при разной температуре, но разница кипения составляет всего 4 градуса °С. Катализаторами реакции чаще всего становятся окислы металлов (железо, цинк, медь). Процесс протекает в присутствии водяного пара, понижающего парциальное давление реагентов примерно до 0,01 МПа. В результате уменьшения давления равновесие обратимой реакции дегидрирования сдвигается в сторону образования стирола, поскольку она сопровождается увеличением объема реакционной смеси. Помимо влияния на давление пар приводит к уменьшению количества побочных реакций и улучшает дегидрирование. Непрерывная циркуляция водяного пара и его взаимодействие с коксом катализатора нивелирует необходимость его постоянной регенерации и обеспечивает непрерывность процесс дегидрирования.

Для реакции дегидрирования этилбензола применяются контактные четырехшахтные аппараты изготовленные из стали и покрытые огнеупорными заглушками. Как правило, топки в таких аппаратах нет. Обычный атмосферный воздух направляется для последующего нагревания до 710 °C в газотурбинную печь. Этилбензол нагревается в испарителе. Далее эти пары доводятся до температуры 520 °C и подаются в основание контактного аппарата, где смешиваются с разогретыми парами воды. Смесь поднимается вверх по испарителю и проходит через катализаторную решетку из хромоникелевой стали (chromium-nickel steel, специальная сталь с различным содержанием хрома, никеля и молибдена.).

Продукты химической реакции с температурой 565 °C затем охлаждаются в теплообменниках. При охлаждении выделяются смолы — побочные продукты реакции дегидрирования этилбензола при синтезе полистирола. Охлажденная смесь разделяется на газы и углеводороды и отстаивается. Затем полученный стирол 40% от смеси отправляется на ректификацию, вода 60% направляется в холодильник для смешение и охлаждение процесса. Самым сложным процессом в производстве стирола является очистка сырого дегидрогенизата. Сложность процесса заключается в том, что температура кипения этилбензола равна 136 °C и практически аналогична температуре кипения стирола. Причем при небольшом перегреве включается реакция быстрой полимеризации. Для проведения реакции применяется вакуумная перегонка с контролем температуры в специальных колонках с добавлением ингибиторов гидрохинона. 5].

Промышленное производство полистирола основано на радикальной полимеризации стирола. Различают 3 основных способа его получения:

Эмульсионный (ПСЭ) Наиболее устаревший метод получения, не получивший широкого применения в производстве. Эмульсионный полистирол получают в результате реакцииполимеризации стирола в водном растворе щелочных веществ при температуре 85−95 °C. Для этого метода требуются: стирол, вода, эмульгатор и инициатор полимеризации. Стирол предварительно очищают от ингибиторов: требутил-пирокатехина или гидрохинона. В качестве инициаторов реакции применяют водорастворимые соединения, двуокись водорода или персульфат калия. В качестве эмульгаторов применяют соли жирных кислот, щелочи (мыло), соли сульфокислот. Реактор наполняют водным раствором касторового масла и тщательного перемешивая вводят стирол и инициаторы полимеризации, после чего полученная смесь нагревается до 85−95 °C. Мономер, растворённый в мицеллах мыла, начинает полимеризоваться, поступая из капель эмульсии. В результате чего образуются полимер-мономерные частицы. На стадии 20% полимеризации мицеллярное мыло расходуется на образование адсорбированных слоёв и процесс далее протекает внутри частиц полимера. Процесс заканчивается, когда содержание свободного стирола станет менее 0,5%. Далее эмульсия транспортируется из реактора на стадию осаждения с целью дальнейшего снижения остаточного мономера, для этого эмульсию коагулируют раствором поваренной соли и сушат, получая порошкообразную массу с размерами частиц до 0,1 мм. Остатки щелочных веществ влияют на качество полученного материала, поскольку полностью устранить посторонние примеси невозможно, а их наличие придаёт полимеру желтоватый оттенок. Данным методом можно получать полистирол с наибольшей молекулярной массой. Полистирол получаемый по данному методу имеет аббревиатуру — ПСЭ, которая периодически встречается в технической документации и старых учебниках по полимерным материалам. 6].

Суспензионный (ПСС) Суспензионный метод полимеризации производится по периодической схеме в реакторах с мешалкой и теплоотводящей рубашкой. Стирол подготавливают, суспендируя его в химически чистой воде посредством применения стабилизаторов эмульсии (поливинилового спирта, полиметакрилата натрия, гидроксида магния) и инициаторов полимеризации. Процесс полимеризации производится при постепенном повышении температуры (до 130 °С) под давлением. Результатом является — получение суспензии из которой полистирол выделяют путём центрифугирования, затем его промывают и сушат. Данный метод получения полистирола также является устаревшим и наиболее пригоден для получения и сополимеров стирола. Данный метод в основном применяется в производстве пенополистирола.

Блочный или получаемый в массе (ПСМ) Различают две схемы производства полистирола общего назначения: полной и неполной конверсии. Термическая полимеризацией в массе по непрерывной схеме представляет собой систему последовательно соединенных 2−3 колонных аппарата-реактора с мешалками. Полимеризацию проводят постадийно в среде бензола — сначала при температуре 80−100 °С, а затем стадией 100—220 °С. Реакция прекращается при степени превращения стирола в полистирол до 80−90% массы (при методе неполной конверсии степень полимеризации доводят до 50−60%). Непрореагировавший стирол-мономер удаляют из расплава полистирола вакуумированием, понижая содержание остаточного стирола в полистироле до 0,01−0,05%, непрореагировавший мономер возвращается на полимеризацию. Полистирол, полученный блочным методом отличается высокой чистотой и стабильностью параметров. Данная технология наиболее эффективна и практически не имеет отходов [2].